问题 填空题

(14分)二甲醚(CH3OCH3)和甲醇(CH3OH)都是高效清洁能源。工业上利用煤的气化产物(水煤气)合成甲醇和二甲醚。回答下列问题:

(1)制备二甲醚最后一步反应由Al2O3催化甲醇脱水合成,反应方程式为                      

(2)已知:CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g)  △H= —90.1kJ·mol-1 CO(g)的燃烧热是282.8 kJ·mol-1;H2的燃烧热是285.8 kJ·mol-1写出表示CH3OH (g) 燃烧热的热化学反应方程式                                

(3)二甲醚直接燃料电池比甲醇直接燃料电池更高效,等质量的二甲醚和甲醇完全放电转移电子的物质的量之比是          。用二甲醚直接燃料电池电解足量饱和食盐水,当消耗9.2g二甲醚时理论上阴极产生的气体的体积为        L。(标况下)

(4)在合成中伴有水煤气交换反应:CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g),等物质的量的CO(g)和H2O(g)加入密闭容器中反应,平衡时测得结果如下表。

温度260℃     280℃295℃   310℃
CO转化率    89%     80%    75%    60%
①请解释CO转化率随温度变化的关系                                        

②列式计算280℃时平衡常数                          

③若平衡体系中,测得H2的压强占总压的30%,要使体系中CO转化率达到70%,应该使温度             (填“升高”、“降低”、“不变”)

答案

(1)  2CH3OH CH3OCH3 +H2O               

(2)  CH3OH (g) + 3/2O2 (g)= CO2 (g)+2H2O (l);△H=" -764.3KJ" /mol  

(3)  32/23,26.88L

(4)  ①△H<0,升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率降低。②   ;    ③降低                                                   

题目分析:(1)由甲醇制备二甲醚的方程式为:2CH3OH CH3OCH3 +H2O;(2) 根据题意可得热化学方程式为①CO(g)+1/2 O2 (g)= CO2 (g); △H=" -282.5KJ" /mol-②H2(g)+1/2 O2 (g)= H2O(l); △H=" -285.8KJ" /mol。①+2×②,整理可得CH3OH (g) + 3/2O2 (g)= CO2 (g)+2H2O (l);△H=" -764.3KJ" /mol;(3)每1mol的二甲醚(CH3OCH3)燃烧会转移电子的物质的量为12mol;1mol的甲醇反应会转移电子6mol;而所以当二者的质量相等时转移的电子的物质的量(12÷46):(6÷32)=32:23。(CH3OCH3)=9.2g÷46g/mol=0.2mol。每1mol的二甲醚(CH3OCH3反应会转移电子的物质的量为12mol,所以转移电子的物质的量为12mol×0.2=2.4mol,则在电解足量饱和食盐水的阴极产生的氢气的标况下体积为(2.4÷2)mol×22.4L/mol=26.88L; (4)①由于CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)的正反应是放热反应,所以温度升高,化学平衡向逆反应方向移动,所以CO转化率降低。②280℃时平衡常数K为。③若平衡体系中,测得H2的压强占总压的30%,要使体系中CO转化率达到70%,应该使平衡正向移动。由于该反应的正反应是放热反应,所以温度应该降低。

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